Корейские учёные открыли батарею на парниковых газах — новый взгляд на климат

Человечество ежегодно выбрасывает в атмосферу около 58 гигатонн парниковых газов — и, в основном, просто наблюдает, как они растворяются в небе. Исследователи из южнокорейского Университета Сунгкюнкван решили, что это расточительство, и предложили радикально иной подход: а что, если бы мы не просто улавливали это загрязнение, а сразу превращали его в электричество?

• Как узнать, когда нужно менять батарею в вашем MacBook

Детали

Команда под руководством доктора Чжи Сон Чжана создала устройство, которое они сами назвали «Улавливатель газов и генератор электроэнергии». Название прозаичное, но суть — нет. Когда молекулы CO₂ или оксидов азота (NOx) сталкиваются с поверхностью электрода, они адсорбируются — и в этот момент внутри устройства запускается цепочка реакций: перераспределение зарядов, миграция ионов, и на выходе — постоянный электрический ток. Никаких внешних источников питания не требуется.

Техническая основа устройства — асимметричная система из двух типов материалов: углеродных электродов и гидрогеля. Именно эта пара обеспечивает эффективный захват газов и преобразование химической энергии адсорбции в электрическую. Проще говоря, батарея не заряжается от розетки — она заряжается от самого загрязнения.

Зачем это нужно, если есть солнечные панели

Традиционные системы улавливания углерода — CCS — потребляют колоссальное количество энергии на сам процесс захвата и хранения газов. Они эффективны, но дороги и, как ни парадоксально, сами нуждаются в питании. Новая батарея предлагает другую логику: не тратить энергию на борьбу с выбросами, а получать её из них. Две задачи решаются одновременно.

Масштаб проблемы, которую технология может помочь решить, впечатляет. По данным базы EDGAR, в 2024 году глобальные выбросы парниковых газов составили 58,6 гигатонн эквивалента CO₂ — и это без учёта выбросов от сельского и лесного хозяйства. Наибольший «вклад» вносят Китай (13,1 гигатонны), США (4,6 гигатонны) и Индия (3,2 гигатонны). Даже если новая батарея сможет утилизировать небольшой процент от этого объёма — цифры получаются значительные.

Где это реально применят

Учёные не ограничиваются теорией и уже очерчивают конкретные направления применения. Первое — датчики качества воздуха, которым больше не нужно внешнее питание: они сами питаются от того же загрязнённого воздуха, который измеряют. Для крупных городов с развитой сетью мониторинга это означает существенную экономию на инфраструктуре.

Второе направление — устройства интернета вещей, развёрнутые в промышленных зонах и на производствах. Там, где всегда есть выбросы, теперь будет и энергия для работы сенсоров и передатчиков. Наконец, сами промышленные предприятия могут получить инструмент, который одновременно сокращает вредные выбросы и генерирует электричество прямо на месте их появления.

«Парниковые газы — это не просто источник загрязнения, но и потенциальный источник доступной энергии», — подчёркивает Чжи Сон Чжан. Если технология выйдет за пределы лаборатории — а исследователи уверены, что потенциал для этого есть — привычное понимание того, что считать отходами, а что ресурсом, придётся пересмотреть.

Переосмысление того, что мы считаем отходами, а что — ресурсом, становится главным трендом современной науки. Пока одни учёные находят энергию во вредных газах, другие ломают стереотипы по поводу эффективности солнечных элементов. Когда в заголовках научных новостей появляется цифра «130% эффективности», первой естественной реакцией становится скептицизм, ведь законы термодинамики кажутся нерушимыми. Однако исследователи из Университета Кюсю в Японии вместе с немецкими коллегами из Университета Иоганна Гутенберга не пытаются опровергнуть физику. Они достигли другого результата, который, возможно, даже более значим для будущего энергетики, сместив акцент с простого поглощения света на интеллектуальное управление квантовыми процессами.